硫酸钾生产工艺综述

我国硫酸钾的生产工艺现状概述摘要：硫酸钾是我国现代农业常用的无氯钾肥之一，目前世界生产硫酸钾主要有曼哈姆法、缔置法和复分解法等。

本文对我国硫酸钾的主要生产工艺的现状进行阐述。

关键词：硫酸钾生产工艺曼哈姆法缔置法复分解法硫酸钾是我国现代农业常用的无氯钾肥之一，并且在世界钾肥市场中占有很大的份额，硫酸钾被广泛地用于忌氯农作物的养分补充。

由于现代农业对硫酸钾的大量需求，农业专家不断地研究其生产方法。

目前世界生产硫酸钾主要有曼哈姆法、缔置法和复分解法等，笔者多年从事无氯钾肥研究工作，现对我国目前生产无氯钾肥之硫酸钾主要方法作出阐述。

一、使用硫酸法制取硫酸钾1.曼哈姆法曼哈姆法是我国目前生产硫酸钾的主要方法之一，用到的主要生产原料为氯化钾和硫酸，将两种原料在曼哈姆炉混合并使其产生反应，再将两者反应的产物硫酸氢钾经过高温加热使其继续与氯化钾充分反应，最终生成硫酸钾；目前我国以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾还有一种比较成熟的方法：将两者混合在反应炉内，使用1000~1100摄氏度的高温对反应炉进行加热，将两者反应后的产经过物冷却、中和便可得到硫酸钾，使用这种方法生产硫酸钾的同时，还有盐酸作为副产品产生。

该方法生产硫酸钾的优点是：生产出的硫酸钾品位很高，并且生产过程无损失，缺点在于这种方法生产能力低，并且生产的过程中产生的盐酸对反应炉有一定的腐蚀破坏。

2.缔置法缔置法生产硫酸钾的主要原料为氯化钾、硫酸和有机溶剂，三者经过一系列化学反应后产生硫酸钾。

使用缔置法生产硫酸钾过程中，有机溶剂的选择直接影响着硫酸钾的产量，有研究表明，使用高沸点的有机溶剂可以大大提高硫酸钾的产量。

与曼哈姆法相比，缔置法具有更多的优点，缔置法生产硫酸钾能耗小，并且产生周期短，因此，使用缔置法生产硫酸钾的经济效益更高，但是缔置法还不属于是一种成熟的方法，生产硫酸钾所用的有机溶剂一般都具有一定的毒性。

二、复分解法制取硫酸钾1.硫酸铵法硫酸铵法是将硫酸铵作为生产硫酸钾的原料之一，使硫酸铵与其他原料之间产生复分解反应，从而获得硫酸钾的方法。

硫酸钾生产工艺曼海姆法生产硫酸钾，虽然工艺成熟，但其明显缺陷是设备使用寿命短，一次性投资大，生产过程有大量的副产品盐酸产生，有一定的环境和销售负担。

而目前开发的硫酸镁转化法、芒硝转化法、硫酸转化法、光卤石分解法、硫酸铵转化法等新工艺，不仅投资小、收率高、产品质量优，而且设备使用寿命长（20年），无副产品盐酸产生。

和曼海姆相比具有明显优势。

一、硫酸钾产品介绍1、物理与化学性质硫酸钾，分子式K2SO4，分子量174.27，外观为白色结晶状固体（工业品多呈灰白色）。

理论氧化钾含量54.06%，在自然界中成单体分子的极为少见。

不溶于乙醇、丙酮和二硫化碳。

它在水中的溶解度因硫酸铵和氯化钾的存在而降低，实际上不溶于后两种化合物的饱和溶液中。

2、用途硫酸钾的用途主要作肥料施用，尤宜用于忌氯作物，也用来制钾明矾、钾水玻璃和碳酸钾等。

硫酸钾在军工行业中用于炮弹的消烟剂，农业上用作化学肥料，是制造钾盐的原料。

染料工业用于制中间体，玻璃工业用作澄清剂，香料工业用作助剂，医药上用作缓泻剂，食品工业用作通用添加剂。

还用于血清蛋白生活检验。

我国土地84%缺钾，同时我国又是一个钾资源十分匮乏的国家，因而限制了钾肥的开发利用和发展。

致使农作物土壤主要养分氮磷钾的比例严重失调。

钾肥的主要品种有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾，由于忌氯作物不能施用氯化钾，硝酸钾价格昂贵，且为炸药，施用受到限制。

而硫酸钾同时也可提供作物需要的钾和硫，价格便宜。

因此无氯钾肥以硫酸钾为主。

3、市场供求状况：2013年以来，我国农肥行业，尤其是复合肥行业对氯化钾的需求急剧增长，目前处供不应求状态。

市场价位在3500元/t上下。

二、工艺介绍1、硫酸镁转化法制备硫酸钾（1）工艺原理：硫酸镁转化法是国外重要的硫酸钾制备方法之一，但由于受资源条件的限制，我国采用此法的甚少。

以硫酸镁和氯化钾为原料制备硫酸钾是通过两个工艺过程来实现的，其工艺原理是：以相图分析为依据，首先将硫酸镁和氯化钾按规定量与水及循环的部分软钾镁矾母液混合并在一定条件下反应，生成软钾镁矾。

硫酸钾生产方法综述摘要：文章主要是分析了硫酸钾进行生产的几种工艺技术方法，同时讲解了其的特点以及主要工艺技术，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：硫酸钾；工艺；综述1、前言硫酸钾是我国农业上重要的无氯钾肥，也是当前农作物中需要硫重要的补充来源。

硫元素能有效提升到我国农作物的产量，还能明显改善到其的品质，由此可知硫酸钾中的硫也是农作物生产中所需要的重要营养元素。

2、硫酸钾生产工艺的现状目前国内外生产硫酸钾的方法大体可分为三大类:一类是从硫酸盐型海湖盐卤水和地下卤水中提取,其产量约占10%～15%;二是用天然硫酸钾矿石或复杂组分的固体钾矿石制取,其产量占10%左右;三是转化法,即用含硫酸根物料与氯化钾转化制取硫酸钾,其产量约占75%。

目前主要有以下几种工艺。

2.1、海湖盐卤水和地下卤水制取硫酸钾海湖盐卤水制取硫酸钾早期主要有高温盐法和苦卤蒸发—浮选法以及离子交换法等方法。

2.1.1、高温盐法制取硫酸钾此工艺是以盐化工厂氯化钾生产中的副产物高温盐为原料,将高温盐与氯化钾进行一段转化后,得到钾镁矾与氯化钠的混合物。

然后向物料中加入脂肪酸胺盐类捕收剂和萜烯醇类起泡剂及系统所产矾母液制成浆料,送入浮选机内进行浮选分离得到软钾镁矾和工业盐。

软钾镁矾再与氯化钾在水溶液中进行二段转化分离得到硫酸钾。

本方法存在投资较高,设备费用较大,流程长,浮选药剂对产品的质量有一定的影响等缺点。

另外此方法由于还要使用艺产出的氯化钾作为原料投入,造成不必要的重复工作,增加了生产成本。

2.1.2、苦卤蒸发浮选法此工艺是高温盐法制取硫酸钾工艺的进一步改进:用系统自产的光卤石与苦卤掺兑分离出苦盐后进行蒸发浓缩,蒸发至固相为NaCl、水合硫酸镁(MgSO4?H2O)、无水钾镁矾(K2SO4?2MgSO4)、光卤石和氯化钾的混合物,然后从混合盐中分离出纯净的无水钾镁矾和水合硫酸镁,再将其在15℃～66℃下转化为软钾镁矾(K2SO4?MgSO4?6H2O):2(K2SO4?2MgSO4)+2KCl+18H2O3(K2SO4?MgSO4?6H2O)+MgC l22(MgSO4?H2O)+2KCl+4H2OK2SO4?MgSO4?6H2O+MgCl2固液分离后的粗矾主要是软钾镁矾、KCl和NaCl的混合物。

制备硫酸钾低温转化工艺
制备硫酸钾的低温转化工艺有如下步骤：
1. 原料准备：准备硫酸和钾盐的原料，如硫酸氢钾（KHSO4）或氯化钾（KCl）。

2. 反应槽装填：将原料加入反应槽中，并加入适量的水溶解。

3. 水溶反应：将反应槽加热至低温范围（一般为0-40摄氏度），保持搅拌和加热，使反应物充分反应。

反应方程式为KCl + H2SO4 → KHSO4 + HCl。

4. 分离与提取：将反应槽中的混合物进行分离，可通过过滤、蒸发、结晶等方式将硫酸钾提取出来。

5. 干燥与包装：将提取出来的硫酸钾进行干燥，去除水分，然后进行包装，以便储存和运输。

注意事项：
1. 在整个反应过程中，应保持反应槽密封，以防止反应物的挥发和损失。

2. 控制好反应温度，避免过高温度导致反应速率过快，或者过低温度导致反应不充分。

3. 要避免反应槽中的杂质和杂质生成物，可通过过滤等方法进行净化。

4. 完成反应后，应将反应槽清洗干净，以备下一次使用。

用复分解法生产硫酸钾工艺分析本文主要从硫酸钾概述、芒硝法工艺分析、硫酸镁法工艺分析、注意事项等方面对复分解法生产硫酸钾工艺进行了分析。

标签：复分解法；硫酸钾；生产工艺一、前言科技改变生活，硫酸钾作为一种无氯钾肥越来越受到重视，本文主要从芒硝法以及硫酸镁法等方面对复分解法生产硫酸钾工艺进行了探讨。

二、硫酸钾概述目前，世界硫酸钾总生产能力为400万吨/年，消费量为278万吨硫酸钾/年，占世界K2O总消费量的5%。

硫酸钾生产方法有两种：一种是从矿石或卤盐中提取，另一种由KCI转化而来。

其中50%来自矿石，37%由KCI转化，13%写取自盐湖和卤水。

世界硫酸钾总生产能力的一半集中在西欧，其它还有美国、南朝鲜、台湾等。

硫酸钾是一种无色结晶体，分子式K2SO4，分子量174.24，理论含K2O54.06%，密度2.662t/m3，味苦咸，易溶于水，水溶液呈生理酸性，不溶于乙醇、丙酮和二硫化碳，吸湿性小，不易结块。

硫酸钾是无氯钾肥主要品种，约占世界钾肥总产量的5%，主要用于烟草、甜菜、甘蔗、马铃薯、葡萄、柑桔、西瓜、茶叶、菠罗等喜钾忌氯作物及海产养殖，不但能提高产量，而且还能提高农产品质量，如烟草的可燃性，葡萄、西瓜的糖度，薯类的淀粉含量等。

在干旱地区施用硫酸钾能够避免对作物有害的氯化物积累，保持稳产高产。

硫酸钾还可用来制造过硫酸钾、钾明矾、钾水玻璃和碳酸钾，在医药、染料、玻璃、炸药等行业也有广泛用途。

农业用硫酸钾K2O含量一般在50%左右，盐指数（即SO2-4含量）低，只有46.1，不会损伤作物，不吸潮结块，便于保管、运输和使用。

特别是近年来大量使用尿素、碳铵、磷铵，导致不少地区土壤中缺硫，硫酸钾已逐渐成为硫的主要补充来源，就此而言，硫酸钾具有双重肥效作用，不但其中的钾为作物所必需的常量营养元素，硫也是作物所需要的中量营养元素。

所以，尽管硫酸钾中所含的氧化钾比氯化钾中折合的氧化钾低近10%，但其价格远比氯化钾高，硫酸钾中氧化钾几乎为氯化钾中同量氧化钾价格的两倍，国际市场上硫酸钾吨价比氯化钾高出100美元左右（据资料介绍，进口氯化钾离岸价85～90美元/t，到岸价110～120美元/t）。

硫酸钾生产工艺简介1 工艺流程简述硫酸钾化肥装置主体部分为干气工序、反应炉工序、氯化氢吸收工序和盐酸解吸工序。

1）干气工序来至炼厂催化干气经压力、流量调节后，进入稳压罐，压力保持在0.10～0.20MPa。

稳压罐干气一部分进入气拒储存备用，其余干气又经过压力调节后进入缓冲罐，压力保持在0.004～0.006MPa.缓冲罐干气经阀门控制进入反应炉燃烧器。

2）反应炉工序氯化钾由料仓送入螺旋输送机，并由此控制流量，经电子皮带称计量，进入反应炉布料器落到炉床中部，浓硫酸由高位槽按规定的流量不断加入至反应炉布料器，从布料器洒入炉床中部。

氯化钾与浓硫酸经安装在转臂上的耙齿不断搅拌混合，并由燃烧器间接加热，在炉内进行反应，同时不断被推向炉腔周边，反应完成后硫酸钾经出料口进入冷却器。

经冷却后的硫酸钾进入埋刮板输送机，按一定流量加入石灰调节酸度后，进入振动筛、粉碎机，经除尘后运至成品料仓，经过包装秤包装即为正式产品。

反应中产生的氯化氢气体被风机引至氯化氢吸收工序，并保持炉内一定的负压。

3）氯化氢吸收工序反应炉产生的氯化氢气体由风机抽出，经过冷却洗涤器，洗涤塔用循环水间接冷却及浓盐酸洗涤后，使其降温并除去杂质，净化后的气体经降膜吸收器吸收为浓盐酸。

浓盐酸一部分做洗涤用，其余送至脱吸工序进行脱吸，尾气中未吸收的氯化氢气体经回收塔与清洗塔用软化水吸收后，使HCl含量≤80PPm，然后经过风机排空。

吸收之稀酸与解吸稀酸作为降膜吸收器的吸收液之用。

4）盐酸解吸工序由吸收工序送来的浓盐酸经流量控制进入解吸塔顶部，与再沸器来的约120℃氯化氢气液混合物进行热量交换，浓盐酸中的氯化氢气体解吸出来由塔顶进入冷凝器，冷却器，除去大部分水后，进入浓盐酸分离器，进一步除去酸雾后，得到高纯的氯化氢气体经缓冲罐送至外网。

分离出来的浓酸又加入至解吸塔。

解吸塔流出的稀盐酸一部分进入再沸器作解吸之用，其余打入1#、2#冷却器，进行冷却降温后送至吸收工序降膜吸收器作为吸收液。

硫酸钾的生产工艺
硫酸钾的生产工艺可以分为两种，即钾盐矿的化学法生产和海水钾盐的物理法生产。

1. 钾盐矿的化学法生产
硫酸钾可以从天然钾盐矿中制取，常用的钾盐矿有石墨盐、卡那伯钾矿、肥料钾盐、岩盐等。

其中，采用石墨盐生产硫酸钾的工艺较为成熟。

(1) 硫酸钾的焙烧
首先将石墨盐粉碎成小颗粒，然后加入硫酸和一定量的水，在高温下进行反应。

反应产生的气体经过深度冷却和净化后，通过吸收工艺，回收其中的氯化氢和硫酸。

最终得到的产物为硫酸钾。

(2) 硫酸钾的回收
硫酸钾反应产生的废气中含有硫化氢和二氧化硫等有毒气体，需要进行回收和处理。

同时，硫酸钾往往与其他钾盐异物混杂，也需要进行分离和纯化。

2. 海水钾盐的物理法生产
海水中含有大量的钾盐，可以通过物理法提取。

(1) 海水中钾盐的沉淀
首先通过加热、蒸发等方式浓缩海水，然后加入一定量的石灰乳和硫酸钙，使其中的钾盐沉淀。

随后通过过滤、离心等方式对沉淀物进行分离和洗涤，得到较为纯净的钾盐产品。

(2) 钾盐的处理和纯化
海水钾盐的沉淀物通常含有大量的杂质，需要进行进一步的处理和纯化。

常用的方法包括水洗、盐酸洗和电解等。

其中电解法可获得高纯度的硫酸钾，但成本较高。

总的来说，硫酸钾的生产工艺因应用领域和原材料特性不同而有所差异，选择适合的工艺可提高生产效率和产品质量。

硫酸钾工艺介绍杨众喜1硫酸钾的制备及氯化氢气体的生成硫酸钾的制备及氯化氢气体的生成反应在反应室（R101）内完成。

其生成反应过程如下：反应室温度(气相)控制在500--540℃，由煤气正常燃烧间壁供热。

在系统各设备正常运行条件下，按适宜之投料比经计量装置连续投入氯化钾(氧化钾≥60%)和98%硫酸在反应床内充分混合约4-5小时后反应生成硫酸钾及氯化氢气体。

富含氯化氢的炉气被氯化氢抽风机抽走并维持反应室呈微负压，硫酸钾中间产品则连续移出反应室进入左右推料机（E103A/B/C/D），经冷却后进一步破碎、冷却推移至气封螺旋输送器（L105A/B）送至皮带输送机（L111），经过石粉加料机（M101）添加少量石粉中和残余酸后依次进入斗式提升机（L102A/B）、粉碎机、然后进入成品输送（L108）机、料仓（V104），计量包装送至硫酸钾成品库。

2 氯化氢气体的降温与硫酸气的洗涤(1) 反应室生成的富含氯化氢的气体(HCl的重量百分数在60%左右)，出口温度高达400余度，需进行换热降温至≤50℃以利于气体中硫酸蒸汽的洗涤和盐酸的制备，该过程在石墨冷却器内（E102A/B）进行。

因氯化氢气体内尚含有微量的尘杂物，为防止石墨冷却器堵塞，设有B酸洗涤流程，洗涤液来自第一洗涤塔酸泵出口，顺氯化氢气体流程回至硫酸洗涤塔。

降温用冷却水自下而上由水分布器来，回至集水槽。

采用间接冷却方式。

(2) 自反应室抽出的氯化氢气体中伴有少量硫酸蒸气(主要为三氧化硫)及微量物料微粒。

为制取高品质的盐酸，将三氧化硫及微粒洗涤干净很有必要，此过程在两个串联的硫酸洗涤塔内进行。

炉气自下而上，洗涤液自上而下，洗涤塔吸收液控制一定的Be°。

从第一硫酸洗涤塔（L103B，习惯上又称#1塔）吸收硫酸蒸汽后的吸收液连续移出送至B酸中间槽（V109B），第一洗涤塔补充的浓盐酸吸收液来自第二洗涤塔（T104B），第二洗涤塔的补充液来自尾气回收系统送来的稀盐酸。

年产2万吨硫酸钾工艺比较简述杨众喜2009---金昌硫酸钾氯离子平衡示意图：氯化钾（95%），1.7万吨（含氯0.768万吨）成品硫酸钾（含氯1.5%）2.0万吨2万吨/年硫酸钾需纯度为95%的氯化钾1.7万吨（其中氯0.768万吨），2.0万吨成品硫酸钾（硫酸钾中氯离子平均含量1.5%）含氯0.03万吨。

2.4万吨盐酸含氯0.735万吨。

排污（0.40t /d）5.2蒸汽(4.8t/d)单位：吨/天项目水平衡图排放我国硫酸钾生产企业情况统计（单位：吨/年,K2O计）世界上硫酸钾的生产主要有两种原料路线，一是从含硫酸钾的矿或盐卤中直接提取硫酸钾；二是用氯化钾经化学转化法生产硫酸钾。

由于天然硫酸盐型钾矿资源缺乏，其发展受到制约。

据统计，世界硫酸钾总生产能力的一半以上是用氯化钾转化而生产的。

由于我国没有天然硫酸钾资源，我国硫酸钾主要靠氯化钾与硫酸（或硫酸盐）转化法生产。

我国在氯化钾转化生产硫酸钾方面做了大量的工作，并相继研究开发出了芒硝法、混合盐法、硫酸铵法、缔置法及液相沉淀法等多种硫酸钾生产工艺。

同时，还引进了近50套世界上公认技术先进、成熟的曼海姆硫酸钾生产装置。

下面对我国目前已采用的氯化钾转化法生产硫酸钾工艺的生产、技术状况进行具体分析：曼海姆工艺：该法在国内已有50多家企业约150万吨/年生产能力，个别厂在近几年内还有进一步的扩产计划。

芒硝法：目前我国工业化芒硝法硫酸钾生产装置仅有运城南风化工集团公司一家，年生产能力为15万吨，最大单套能力为10万吨/年，其中5万吨/年装置1996年底建成投产，目前该装置运行状况良好，属国内芒硝法硫酸钾较为成功的一例。

芒硝法硫酸钾的工艺特点是常温、常压操作，设备腐蚀小。

但由于钾钠离子较近似，彻底分离困难，原料消耗较高，单位投资大，另外副产品氯化钠附加价值低，如没有芒硝资源等优势，经济上较难过关。

液相沉淀法：该工艺是将生产钛白粉等工艺副产的硫酸亚铁与碳铵、氯化钾反应，联产高纯氧化铁并副产氯化铵。